A comparison of the performance of high-voltage insulator materials in a severely polluted coastal environment
Date
2002-04
Authors
Vosloo, Wallace L. (Wallace Lockwood)
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Stellenbosch : Stellenbosch University
Abstract
ENGLISH ABSTRACT: The main aim of this research programme was to compare the relative
performance of different insulator materials used in South Africa when subjected
to a severe marine pollution environment. A test programme and procedure, test
facility and instrumentation were established. Some novel instrumentation and
monitoring equipment were developed and built specifically for this research
programme, supported by data analysing software programs. In order to
compare material performance only, all non-material design variables between
the test insulators had to be removed (e.g. creepage distance, connecting length,
inter-shed spacing, profile, etc.). To achieve this some of the test insulators had
to be specially manufactured. Leakage current, electrical discharge activity,
climatic and environmental data was collected successfully over a one-year test
period, starting with new test insulators.
The peak and energy values of the leakage current were identified as the two
main parameters needed to describe the leakage current activity on the test
insulators. A correlation was found between the climatic and environmental data
and the leakage current data, and it was found that the leakage current can be
determined successfully from some of the climatic and environmental parameters
monitored by using multiple regression techniques. Surface conductivity and
energy were found to be the best parameters to show the maximum and
continuous interaction of the insulator material surface with the electrolytic
pollution layer. A natural ageing and pollution test procedure was developed,
which has become a South African standard and is gaining international
acceptance.
A model and hypothesis are proposed to describe the electrical discharge activity
that takes place on the test insulators and explain the difference in leakage
current performance of the various materials.
Keywords: Insulator, Pollution, High Voltage, Leakage current, Material
performance.
AFRIKAANSE OPSOMMING: Die hoofdoel van hierdie navorsingsprogram was om die relatiewe prestasie van verskillende isolatormateriale wat in Suid-Afrika gebruik word te vergelyk in 'n swaar besoedelde marine omgewing. 'n Toetsprogram en prosedure, toets fasiliteit en instrumentasie is gevestig. 'n Paar nuwe instrumente en moniteer toerusting is ontwikkel en gebou spesifiek vir hierdie navorsingsprogram, gesteun deur data analise sagteware programme. Ten einde slegs materiaalprestasie te vergelyk, moes alle nie-materiaal ontwerpsveranderlikes tussen die toetsisolators verwyder word (bv. kruipafstand, konnekteer lengte, tussen-skerm spasiëring, profiel, ens.). Om dit reg te kry moes sommige van die toetsisolators spesiaal vervaardig word. Lekstroom, elektriese ontladingsaktiwiteit, klimaat en omgewingsdata is suksesvol versameloor 'n een-jaar toetsperiode, beginnende met nuwe toets isolators. Die piek en energie waardes van die lekstroom is identifiseer as die twee hoof parameters wat nodig is om die lekstroomaktiwiteit op die toetsisolators te beskryf. 'n Korrelasie is gevind tussen die klimaat- en omgewingsdata en die lekstroom data, en dit is gevind dat die lekstroom data suksesvol bepaal kan word van sekere van die klimaat- en omgewingsparameters wat gemoniteer is deur veelvoudige regressie tegnieke te gebruik. Oppervlakskonduktiwiteit en energie is gevind die beste parameters te wees om die maksimum en kontinue interaksie van die isolatormateriaaloppervlak met die elektrolitiese besoedelingslaag aan te toon. 'n Natuurlike veroudering en besoedeling toetsprosedure is ontwikkel, wat 'n Suid-Afrikaanse standaard geword het en besig is om internastionale aanvaarding te wen. 'n Model en hipotese word voorgestelom die elektriese ontladingsaktiwiteit wat op die toetsisolators plaasvind te beskryf en om die verskil in lekstroomprestasie van die verskeie materiale te verduidelik. S/eufelwoorde: Isolator, Besoedeling, Hoog Spanning, Leek stroom, Materiaal prestasie.
AFRIKAANSE OPSOMMING: Die hoofdoel van hierdie navorsingsprogram was om die relatiewe prestasie van verskillende isolatormateriale wat in Suid-Afrika gebruik word te vergelyk in 'n swaar besoedelde marine omgewing. 'n Toetsprogram en prosedure, toets fasiliteit en instrumentasie is gevestig. 'n Paar nuwe instrumente en moniteer toerusting is ontwikkel en gebou spesifiek vir hierdie navorsingsprogram, gesteun deur data analise sagteware programme. Ten einde slegs materiaalprestasie te vergelyk, moes alle nie-materiaal ontwerpsveranderlikes tussen die toetsisolators verwyder word (bv. kruipafstand, konnekteer lengte, tussen-skerm spasiëring, profiel, ens.). Om dit reg te kry moes sommige van die toetsisolators spesiaal vervaardig word. Lekstroom, elektriese ontladingsaktiwiteit, klimaat en omgewingsdata is suksesvol versameloor 'n een-jaar toetsperiode, beginnende met nuwe toets isolators. Die piek en energie waardes van die lekstroom is identifiseer as die twee hoof parameters wat nodig is om die lekstroomaktiwiteit op die toetsisolators te beskryf. 'n Korrelasie is gevind tussen die klimaat- en omgewingsdata en die lekstroom data, en dit is gevind dat die lekstroom data suksesvol bepaal kan word van sekere van die klimaat- en omgewingsparameters wat gemoniteer is deur veelvoudige regressie tegnieke te gebruik. Oppervlakskonduktiwiteit en energie is gevind die beste parameters te wees om die maksimum en kontinue interaksie van die isolatormateriaaloppervlak met die elektrolitiese besoedelingslaag aan te toon. 'n Natuurlike veroudering en besoedeling toetsprosedure is ontwikkel, wat 'n Suid-Afrikaanse standaard geword het en besig is om internastionale aanvaarding te wen. 'n Model en hipotese word voorgestelom die elektriese ontladingsaktiwiteit wat op die toetsisolators plaasvind te beskryf en om die verskil in lekstroomprestasie van die verskeie materiale te verduidelik. S/eufelwoorde: Isolator, Besoedeling, Hoog Spanning, Leek stroom, Materiaal prestasie.
Description
Thesis (PhD)--University of Stellenbosch, 2002.
Keywords
High voltages, Electric insulators and insulation, Electric leakage, Electric power transmission -- Environmental aspects, Dissertations -- Electrical engineering, Theses -- Electrical engineering